專利名稱：一種垂直行星架輪指南車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系一種方向指示裝置，特別是涉及一種利用機(jī)械齒輪傳動(dòng)原理，呈 車輛結(jié)構(gòu)形式的方向指示裝置。
(二)
背景技術(shù)：
指南車是我國(guó)古代的一項(xiàng)重要發(fā)明，相傳在黃帝和周公時(shí)代已經(jīng)出現(xiàn)了， 東漢張衡，三國(guó)馬鈞及南北朝的祖沖之均制作過指南車，至宋燕肅和吳德仁時(shí) 又復(fù)制過。惜后世歷代除零星記載外，其結(jié)構(gòu)和形制已不可考。
近代人們也作了一些研制。但綜觀之，或精度差(如采用離合式或摩擦式
等)；或結(jié)構(gòu)部件繁雜(如采用多級(jí)傳導(dǎo)或某些差動(dòng)輪系等)；或指示不直觀(如 采用相對(duì)指示方法等)。如何得到一種較理想的裝置呢？既要精簡(jiǎn)又要精確， 且要便于制作，歷來(lái)是一項(xiàng)科學(xué)愛好者感興趣的項(xiàng)目。
以上所述一些機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，雖然各有差異，但是均為左右對(duì)稱布置，指示 方向的標(biāo)桿均是矗立在機(jī)構(gòu)的左右對(duì)稱中心，這一般是由于其結(jié)構(gòu)所決定的， 然而，在實(shí)際應(yīng)用的場(chǎng)合，有時(shí)需要指示標(biāo)桿位于整個(gè)機(jī)構(gòu)的一側(cè)，以便讓出 中央更多的空間設(shè)計(jì)、布置其它零部件，如何設(shè)計(jì)一種指向正確，精度高，使 用方便直觀，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的裝置，而且指示標(biāo)桿位于整個(gè)裝置的一側(cè)，追求如此 目標(biāo)更成為科技愛好者的關(guān)注點(diǎn)。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)正確，指示精確，指示標(biāo)桿位 于整個(gè)裝置的一側(cè)的偏心指南車結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)
一種垂直行星架輪指南車，所述指南車為單轅二輪車，其特征在于 左車輪1經(jīng)左軸2同軸連接左垂直傘齒輪3，左垂直傘齒輪3經(jīng)過橋傘齒輪4傳動(dòng)垂直配置的過渡傘齒輪5;
右車輪11經(jīng)右軸10同軸連接右垂直輪8;
過渡傘齒輪5與右垂直輪8之間夾置一行星架傘齒輪6;
行星架傘齒輪(6)為一復(fù)合輪，外圈為傘齒輪，輪體為行星架，配置行星 輪(7)，行星齒輪7分別與過渡傘齒輪5和右垂直輪8相對(duì)面上的側(cè)面?zhèn)泯X嚙 合.
垂直豎立的指南軸9的下端為水平配置的指南傘齒輪12，指南傘齒輪12 與行星架傘齒輪6的外圈齒輪垂直嚙合。
所述指南軸9的上方為人偶指手形結(jié)構(gòu)。
采用本技術(shù)方案，當(dāng)兩輪車輛被牽引移動(dòng)時(shí)，兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)同半 軸左、右兩個(gè)垂直傘齒輪同向同步轉(zhuǎn)動(dòng)；其中左側(cè)垂直傘齒輪經(jīng)水平過橋傘齒 輪與其過渡垂直傘齒輪嚙合，使二者轉(zhuǎn)角相同，方向相反。行星架傘齒輪的行 星輪同時(shí)與過渡傘齒輪和右側(cè)傘齒輪的側(cè)面?zhèn)泯X嚙合。因此，當(dāng)兩邊垂直傘齒 輪轉(zhuǎn)動(dòng)后，經(jīng)行星輪嚙合，將引致行星架繞自身中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。并經(jīng)外齒與水平 指南輪嚙合，又將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為后者繞自身中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。
當(dāng)車輛直行時(shí)，左右兩車輪、左右兩垂直輪均產(chǎn)生相同的轉(zhuǎn)角，因過渡垂 直輪與左側(cè)垂直輪轉(zhuǎn)角相同，方向相反，導(dǎo)致行星架的行星齒輪僅有"自轉(zhuǎn)" 而沒有"公轉(zhuǎn)"，即行星架不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，保持動(dòng)態(tài)平衡，因而使得水平指南輪 也不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，顯示指南車在筆直行走。
當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，左右兩側(cè)的車輪行走距離不同，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度也不同，反映 到過渡傘齒輪和右側(cè)傘齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角也產(chǎn)生了偏差， 一大一小，且與兩側(cè)車輪 的轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)，直接導(dǎo)致中間行星架的行星輪不僅有"自轉(zhuǎn)"，而且還有"公轉(zhuǎn)"; 行星架隨著行星齒輪的"公轉(zhuǎn)"而旋轉(zhuǎn)，其方向由行星架兩邊齒輪中轉(zhuǎn)動(dòng)角大 的一方所決定，且為二者之差的一半。
當(dāng)行星架傘齒輪與水平指南輪的傳動(dòng)比A等于車輪直徑與輪距之比X時(shí)， 尤其當(dāng)入=1，即行星架輪與水平指南輪直徑相同、車輪直徑與輪距相等時(shí)， 指南輪的偏轉(zhuǎn)與指南車的轉(zhuǎn)角大小相同，方向相反，具體表現(xiàn)為車輛己轉(zhuǎn)彎而 指針始終不渝其指向。本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)于
此指南車的結(jié)構(gòu)和原理都較明晰，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，小巧緊湊而指示精確，可作為中學(xué)生物理學(xué)習(xí)的輔助教具，由此熟悉和加深機(jī)械傳動(dòng)和傳動(dòng)比方面的知識(shí)。
也可與大多數(shù)機(jī)械或機(jī)電玩具相結(jié)合，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出一些新型的玩具來(lái)，使之具有更強(qiáng)的娛樂性和科技內(nèi)涵，讓兒童在娛樂中接受相應(yīng)的知識(shí)，以提高對(duì)新知識(shí)探究的興趣。
而且，本技術(shù)方案的行星架輪呈垂直布置，指示標(biāo)桿位于整個(gè)機(jī)構(gòu)的一側(cè)，讓出中央更大面積的空間，可以設(shè)計(jì)、布置其它零部件和裝置，其實(shí)用意義更大。
(四)


圖1為本發(fā)明一種垂直行星架輪指南車從前后方向觀看的結(jié)構(gòu)示意圖2為行星輪、行星架齒輪與指南軸的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明一種指南車結(jié)構(gòu)的行走、轉(zhuǎn)彎演示原理圖。
圖中l(wèi)是左車輪，2是左軸，3是左垂直傘齒輪，4是過橋傘齒輪，5是過渡傘齒輪，6是行星架傘齒輪，7是行星齒輪，8是右垂直輪，9是指南軸，IO是右軸，ll是右車輪，12是指南傘齒輪。
(五) 具體實(shí)施方法
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
如圖所示，設(shè)左車輪1和右車輪11的半徑為R0，
且行星架輪傘齒輪6與指南傘齒輪11的半徑之比為入。
當(dāng)指南車旋轉(zhuǎn)了 a角度后，左車輪l和右車輪ll則分別行進(jìn)了Sl二RWct和S2=R2*a的距離，而對(duì)應(yīng)的左車輪l和右車輪ll也相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)了 3 1二S1/R0和P2=S2/R0。
由結(jié)構(gòu)圖可知左垂直傘齒輪3與左車輪1共半軸聯(lián)動(dòng)，右垂直輪8與右車輪ll共半軸聯(lián)動(dòng)；過渡傘齒輪5與左垂直傘齒輪3因過橋傘齒輪4之嚙合，故大小相等方向相反。
從結(jié)構(gòu)圖還可知行星架傘齒輪6的轉(zhuǎn)角，為過渡傘齒輪5與右垂直輪8轉(zhuǎn)角
之差的一半，也即左車輪l和右車輪ll轉(zhuǎn)角之差的一半；指南傘齒輪12與行星架傘齒輪6嚙合，其變動(dòng)角記為a'。
得a，=| 0 1—p2i *人/2 = (S1/R0 — S2/R0) *入/2=(Rl 一 R2)氺入氺a/2R0
由上式可知
當(dāng)取人二l，且車輪間距D (|R1-R2i)為車輪直徑2R0時(shí)，d， 二 a?；虍?dāng)滿足車輪間距D (|R1-R2|)與車輪直徑2R0之比為1/入時(shí)，同樣可得a' = a o
實(shí)施例1
取A=l。左垂直傘齒輪3、右垂直輪8及過渡傘齒輪5的大小形制可以完全一致，甚至橋傘齒輪4也可取相同形制，好處是容易加工且允許互換。左車輪l和左垂直傘齒輪3共左軸2聯(lián)動(dòng)，右車輪11和右垂直輪8共右軸10聯(lián)動(dòng)，即車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)通過共有半軸使相應(yīng)齒輪能同步轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)左垂直傘齒輪3因過橋傘齒輪4之嚙合，又將左車輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)角映照為過渡傘齒輪5的轉(zhuǎn)角，且大小一致，方向相反。過渡傘齒輪5與右垂直輪8之磨合面有內(nèi)齒與行星架傘齒輪6之小行星齒輪7嚙合，而行星架傘齒輪6之外圈齒則與指南傘齒輪12嚙合，指南傘齒輪12、指南軸9，連同上方的人偶指手也發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)以示方向。至此，除行星架傘齒輪6的行星齒輪7之外，所有各輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸均在同一平面，且3、 5、 8、 6輪與車輪l、 ll處于同一軸線。微調(diào)車輪間距使之與車輪直徑相等。當(dāng)指南車作任何行進(jìn)倒退或轉(zhuǎn)向時(shí)，其指南傘齒輪12、指南軸9將同步反映，上方的人偶指手始終不渝其指向。
此指南車的結(jié)構(gòu)和原理都較明晰，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，小巧緊湊而指示精確，可作為中學(xué)生物理學(xué)習(xí)的輔助教具，由此熟悉和加深機(jī)械傳動(dòng)和傳動(dòng)比方面的知識(shí)。
也可與大多數(shù)機(jī)械或機(jī)電玩具相結(jié)合，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出一些新型的玩具來(lái)，使之具有更強(qiáng)的娛樂性和科技內(nèi)涵，讓兒童在娛樂中接受相應(yīng)的知識(shí)，以提高
6對(duì)新知識(shí)探究的興趣。實(shí)施例2
在指南車原理的基礎(chǔ)上，可制作和研發(fā)一些自動(dòng)跟蹤設(shè)備，如動(dòng)態(tài)攝影平臺(tái)或自行瞄準(zhǔn)火炮等。
生活中往往有很多自動(dòng)跟蹤方面的需求，如體育攝影，高速動(dòng)物攝影，大場(chǎng)面電影制作和監(jiān)測(cè)追蹤等，軍事上也需要有容易操控的自行瞄準(zhǔn)火炮，以及科研上一些無(wú)人探測(cè)器。其伺服控制系統(tǒng)可通過指南軸9的運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)同步驅(qū)動(dòng)，使行駛中的機(jī)車(或火炮)瞄準(zhǔn)同一方向，而此時(shí)人為操控只需作些測(cè)距和微調(diào)就可以了。
實(shí)施例3
研制能自動(dòng)記錄并繪制行程圖的指南車。
我們知道在機(jī)械鼠標(biāo)中有一滾動(dòng)膠球，與之磨擦聯(lián)動(dòng)的是一對(duì)正交細(xì)輥
軸，在直角坐標(biāo)系中，分別對(duì)應(yīng)于X軸和Y軸，輥軸端各有一組光柵輪和光電管組合。當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)，膠球的滾動(dòng)將引致光柵輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)光電管的檢測(cè)和相應(yīng)計(jì)算，即可得知鼠標(biāo)沿X軸和Y軸的運(yùn)動(dòng)了。
在此，我們可將二組光柵輪和光電管組合分別安裝在指南車的指南軸9上和車輪左軸2或右軸10上。令指南車處于一極坐標(biāo)系中，當(dāng)其行進(jìn)時(shí)，前者可測(cè)知極角的變化，后者可測(cè)知極徑的變化。經(jīng)相應(yīng)的換算即可得知指南車在X-Y平面坐標(biāo)系中的對(duì)應(yīng)變化了。
將上述對(duì)應(yīng)于X軸和Y軸的變化，經(jīng)電腦輸入形成記錄文件，再經(jīng)顯示和打印輸出，即可獲得指南車的行程軌跡了。
如將上述技術(shù)與GPS定位系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，定能在軍事領(lǐng)域和民用方面開發(fā)出一些新的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種垂直行星架輪指南車，所述指南車為單轅二輪車，其特征在于左車輪(1)經(jīng)左軸(2)同軸連接左垂直傘齒輪(3)，左垂直傘齒輪(3)經(jīng)過橋傘齒輪(4)傳動(dòng)垂直配置的過渡傘齒輪(5)；右車輪(11)經(jīng)右軸(10)同軸連接右垂直輪(8)；過渡傘齒輪(5)與右垂直輪(8)之間夾置一行星架傘齒輪(6)；行星架傘齒輪(6)為一復(fù)合輪，外圈為傘齒輪，輪體為行星架，配置行星輪(7)，行星齒輪(7)分別與過渡傘齒輪(5)和右垂直輪(8)相對(duì)面上的側(cè)面?zhèn)泯X嚙合；垂直豎立的指南軸(9)的下端為水平配置的指南傘齒輪(12)，指南傘齒輪(12)與行星架傘齒輪(6)的外圈齒輪垂直嚙合。
2 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的指南車，其特征在于所述指南軸(9)的上方為人 偶指手形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明系一種利用機(jī)械齒輪傳動(dòng)原理，呈車輛結(jié)構(gòu)形式的方向指示裝置。一種垂直行星架輪指南車，所述指南車為單轅二輪車，左車輪(1)經(jīng)左軸(2)同軸連接左垂直傘齒輪(3)，左垂直傘齒輪(3)經(jīng)過橋傘齒輪(4)傳動(dòng)垂直配置的過渡傘齒輪(5)，兩者轉(zhuǎn)角相同，方向相反；右車輪(11)經(jīng)右軸(10)同軸連接右垂直輪(8)；過渡傘齒輪(5)與右垂直輪(8)之間夾置一行星架傘齒輪(6)；行星架傘齒輪(6)為一復(fù)合輪，其外圈為傘齒輪，輪體為行星架，配置行星輪(7)，行星齒輪(7)分別與過渡傘齒輪(5)和右垂直輪(8)相對(duì)面上的側(cè)面?zhèn)泯X嚙合；垂直豎立的指南軸(9)的下端為水平配置的指南傘齒輪(12)，指南傘齒輪(12)與行星架傘齒輪(6)的外圈齒輪垂直嚙合。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便直觀，方向指示正確、精確。
文檔編號(hào)G01C17/00GK101650183SQ20081004176
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
發(fā)明者葉大衛(wèi), 葉廉華 申請(qǐng)人:葉大衛(wèi)